【正文】 一較寬的主峰。 第 7章 光纖通信新技術(shù) EDFA的特性 工作波長(zhǎng)于光纖最小損耗窗口一致，在光纖通信中獲得很好的應(yīng)用。 在氟化物光纖中摻入 Pr離子，使之在泵浦光的激勵(lì) 下對(duì)特定波長(zhǎng)的信號(hào)光進(jìn)行放大。 λ λ 二、放大波段 1270nm1670nm 三、 優(yōu)點(diǎn) 輸出光功率 大，工作穩(wěn)定 噪聲特性好，耦合容易 四、 缺點(diǎn) 光纖長(zhǎng)度過大，于偏振態(tài)有關(guān) 第 7章 光纖通信新技術(shù) 三、結(jié)構(gòu)圖與能帶圖 光波長(zhǎng)耦合器 泵浦光 λ1 信號(hào)光 λ2 λ 1 λ 2 + 濾波器 放大信號(hào)光 λ 2 λ 1 λ 2 hν 1 hν 2 泵浦光 信號(hào)光 振動(dòng)態(tài) 光聲子 第 7章 光纖通信新技術(shù) 一、什么是摻鉺光纖放大器 工作波長(zhǎng)： １５３０ nm～１５６０ nm 第四節(jié) 、 摻鉺光纖放大器 ＥＤＦＡ是在石英光纖中摻入 Er元素，在泵浦光的激勵(lì)下， 對(duì)特定波長(zhǎng)的信號(hào)光進(jìn)行放大。 λ 1 λ 4 λ 2 λ 3 λ 1 λ 2 λ 3 λ 4 光濾波器與光波分復(fù)用器密切相關(guān)， 有時(shí)也用做波分復(fù)用器 第 7章 光纖通信新技術(shù) （二）波長(zhǎng)的復(fù)用和解復(fù)用中 λ 2 λ 3 λ 4 λ 1 λ 1 λ 4 λ 2 λ 3 合波作用 λ 1 λ 4 λ 2 λ 3 λ 2 λ 3 λ 4 λ 1 分波作用 第 7章 光纖通信新技術(shù) （三）在波長(zhǎng)路由中的應(yīng)用 λ 1 λ 2 λ 4 λ 3 λ 1 λ 3 λ 2 λ 4 第 7章 光纖通信新技術(shù) 二、 常用光濾波器的原理 （一）光纖布拉格光柵（ FBG） 原理： 基于光的干涉效應(yīng) 制造原理：在光纖的二氧化硅中加入具有光敏特性的鍺，用紫外 線照射使之折射濾呈現(xiàn)周期分布的光柵。在發(fā)送端，對(duì)要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)該地址碼進(jìn)行光正交編碼，然后實(shí)現(xiàn)信道復(fù)用；在接收端，用與發(fā)端相同的地址碼進(jìn)行光正交解碼。 第 7章 光纖通信新技術(shù) 三、光碼分復(fù)用（ OCDMA） 系統(tǒng)給每個(gè)用戶分配一個(gè)唯一的光正交碼的碼字作為該用戶的地址碼。 開放式 WDM設(shè)備 能兼容其他廠家的設(shè)備 第 7章 光纖通信新技術(shù) 三、 WDM的特點(diǎn) 充分利用光纖的帶寬 對(duì)信號(hào)透明 經(jīng)濟(jì)、靈活、方便 降低對(duì)器件的要求 第 7章 光纖通信新技術(shù) 第四節(jié)、光濾波器和光波分復(fù)用器 一、光濾波器的應(yīng)用 （一）單純的濾波作用： 只允許一路特定波長(zhǎng)的光通過。 第三節(jié)、拉曼放大器 一、工作原理： 拉曼散射：介質(zhì)在強(qiáng)光功率下產(chǎn)生對(duì)入射光 的非彈性散射，使得短波長(zhǎng)光的 的能量向長(zhǎng)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)移。 1530nm 1560nm 波長(zhǎng) 增益 第 7章 光纖通信新技術(shù) １、做前置放大器 Ｔ Ｒ 前置放大器 ＯＰＡ 八、 EDFA 在光纖通信中的應(yīng)用 ２、做功率放大器 Ｔ Ｒ 光功率放大器 ＯＢＡ Ｔ Ｒ 光中繼放大器 ＯＬＡ ３、做中繼器 第 7章 光纖通信新技術(shù) 第五節(jié)、 摻鐠光纖放大器 一、 什么是摻鐠光纖。 雙向泵浦優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)相結(jié)合，光均勻分布，增益 也較平穩(wěn)。量子力學(xué)描述為入射光波的一個(gè)光子被一個(gè)分子散射成為另一個(gè)低頻光子，同時(shí)分子完成振動(dòng)態(tài)之間的躍遷，入射光作為泵浦光產(chǎn)生稱為斯托克斯波的頻移光。 RS尤其是 DRS（雙向瑞里散射） 在光纖內(nèi)部，瑞里散射主要有兩種形式：?jiǎn)蜗蚝碗p向散射，單向散射主要散射 ASE, 而 DRS主要散射信號(hào)光，造成信號(hào)間串?dāng)_。 第 7章 光纖通信新技術(shù) 設(shè)計(jì)優(yōu)化泵浦配置模型 在模型中去掉噪聲，并合理簡(jiǎn)化， 根據(jù)仿真結(jié)果，合理選擇出泵浦，不必要全部運(yùn)算。0039。 波長(zhǎng)通道方式要求光通道層在選路和分配波長(zhǎng)時(shí)必須采用集中控制方式，因?yàn)橹挥性谡莆樟苏麄€(gè)網(wǎng)絡(luò)所有波長(zhǎng)復(fù)用段的波長(zhǎng)占用情況后，才可能為一個(gè)新傳送請(qǐng)求選一條合適的路由。 – 環(huán)網(wǎng)的物理結(jié)構(gòu) ? 兩纖單向環(huán) 兩纖雙向環(huán) ? 四纖雙向環(huán) – 環(huán)網(wǎng)的邏輯結(jié)構(gòu) ? 星型結(jié)構(gòu) 網(wǎng)狀連接 ? 多跳網(wǎng) 平衡式連接 第 7章 光纖通信新技術(shù) λ1λnλnλ 1解復(fù)用器復(fù)用器分插控制上下波長(zhǎng)接口模塊波長(zhǎng)分插模塊波長(zhǎng)分插模塊保護(hù)倒換模塊保護(hù)倒換模塊λdλaλaλd圖 2 . 3 1 O A D M 功能結(jié)構(gòu)光放大設(shè)備光放大設(shè)備第 7章 光纖通信新技術(shù) ? 二纖單向光復(fù)用段保護(hù)環(huán) CDA B( A ) 正常工作CDA B信令信令信令( B ) 保護(hù)倒換示意圖信令第 7章 光纖通信新技術(shù) 二纖單向光復(fù)用段保護(hù)環(huán)的特點(diǎn) 外環(huán)光纖為工作光纖，其中復(fù)用的波長(zhǎng)攜帶工作業(yè)務(wù)，內(nèi)環(huán)光纖為備用光纖，復(fù)用保護(hù)波長(zhǎng)。 第 7章 光纖通信新技術(shù) 干線信號(hào) 解復(fù)用器 光開關(guān) 復(fù)用器 基于解復(fù)用器和光開關(guān)的O A D M 上路信號(hào) 下路信號(hào) 干線信號(hào) 典型的 OADM結(jié)構(gòu) 第 7章 光纖通信新技術(shù) 光環(huán)形器 光環(huán)形器 光纖光柵 干線信號(hào) 下路信號(hào) 干線信號(hào) 上路信號(hào) 基于 光纖 光柵和 光 開關(guān)的O AD M 第 7章 光纖通信新技術(shù) ? 波長(zhǎng)通道網(wǎng)絡(luò) 電復(fù)用段一個(gè)單位的信息（如 SDH信號(hào)、 PDH信號(hào)、甚至模擬視頻信號(hào)）在光網(wǎng)絡(luò)中傳送時(shí)，需要為它選一條路由并分配波長(zhǎng)，稱為建立光通道。 y是 STM等級(jí) 。仿真研究了 C波段的多泵浦 FRA的泵浦配置規(guī)律。光纖類型（決定增益及其他如 DS、 DC) 4。減少信道間距。 ? 和 ， 。 清除放大器的噪聲， 提高系統(tǒng)的信噪比 第 7章 光纖通信新技術(shù) 六、ＥＤＦＡ的三種結(jié)構(gòu)方式 １、 同向泵浦方式 合波器 光隔離器 光隔離器 濾波器 泵浦光源 優(yōu)點(diǎn)：噪聲小 缺點(diǎn)： 輸出光功率不大 第 7章 光纖通信新技術(shù) ２、反向泵浦方式 合波器 光隔離器 光隔離器 光濾波 器 泵浦光源 優(yōu)點(diǎn)：輸出光功率大 缺點(diǎn)：噪聲大 第 7章 光纖通信新技術(shù) 合波器 光隔離器 光隔離器 光濾波 器 泵浦光源 雙向泵浦方式 泵浦光源 第 7章 光纖通信新技術(shù) （ 1）、功率增益 G=10Lg(Pout/Pin)(dB) 增益與泵浦源功率曲線 Ｐ Ｇ 增益與ＥＤＦ的長(zhǎng)度曲線 Ｐ Ｇ 七、主要參數(shù) 粒子數(shù)反轉(zhuǎn)趨于飽和 放大的光被損耗抵消 要得到最大的增益必須選擇合適的泵浦光功率和摻鉺光纖長(zhǎng)度 第 7章 光纖通信新技術(shù) （２）輸出飽和功率和最大輸出功率 輸入功率（ dBm） 0 20 10 0 10 20 輸出功率 (dBm) 當(dāng)輸出光功率達(dá)到一定值時(shí)， 增加 輸入信號(hào)功率， 輸出光功率不變，這個(gè)輸出光功率叫做 輸出飽和光 功率。 四、缺點(diǎn)： 與光纖耦合困難。 第 7章 光纖通信新技術(shù) WDM系統(tǒng)的基本形式 WDM的關(guān)鍵部件： 光波分復(fù)用器（合波器）：將不同波長(zhǎng)的光信號(hào)混合在一 起送入同一根光纖中傳輸。 一條光纖的復(fù)用： 技術(shù)難度大。 。 不利于波分復(fù)用。 （ 5） 增益高、噪聲小，輸出功率大。 第 7章 光纖通信新技術(shù) 要點(diǎn) ４、ＥＤＦＡ的性能指標(biāo) 功率增益 輸出飽和功率 噪聲系數(shù) 第 7章 光纖通信新技術(shù) 要點(diǎn) ５、ＥＦＤＡ在光纖通信中的應(yīng)用 前置放大器 功率放大器 中繼器 第 7章 光纖通信新技術(shù) 作業(yè) １、光放大器的種類，畫出各自的工作波段 ２、ＥＤＦＡ的結(jié)構(gòu)及功能 ３、簡(jiǎn)述ＥＤＦＡ的工作原理，并從量子學(xué)的角度解釋 ４、ＥＤＦＡ的幾種應(yīng)用形式 第 7章 光纖通信新技術(shù) 光放大器 通用光放大器結(jié)構(gòu) 第 7章 光纖通信新技術(shù) Characteristics of Optical Amplifiers Signal Gain Pout: light power measured at output of amplifier Pin: measured at the input end Gs: single pass gain Positive feedback Note: the amplifier gain is not so large that selfsustaining oscillations will be excited SSFGGG?? 1???????ino utS PPG lo g10第 7章 光纖通信新技術(shù) Characteristics of Optical Amplifiers Noise Figure – Noise process: spontaneous emission (random events and phases of emitted photons are also random) Pout = GPin + PN GPin: Amplified signal output PN: Amplified spontaneous emissions (ASE) Performance index: outinNSNSNF?????????????第 7章 光纖通信新技術(shù) 第 7章 光纖通信新技術(shù) 光放大器的種類 摻鉺光纖放大器 (Erbiumdoped Fiber Amplifier, EDFA) EDFA GSEDFA 摻碲的 EDFA(Telluridebased EDFA, C+L波帶 ) 喇曼光纖放大器 (Raman), Raman+EDFA 半導(dǎo)體光放大 (SOA) 摻銩光纖放大器 (TDFA,GSTDFA) 第 7章 光纖通信新技術(shù) 摻鉺光纖放大器（ EDFA） 輸入信號(hào) 耦合器 980/1550nm WDM 泵浦光 摻鉺光纖 輸出信號(hào) 光隔離器 第 7章 光纖通信新技術(shù) DWDM系統(tǒng)對(duì)光放大的基本要求 光放大器應(yīng)滿足 ITUT建議 、 。 第 7章 光纖通信新技術(shù) EDFA的不足 波長(zhǎng)固定：鉺離子能級(jí)間的能級(jí)差決定了EDFA的工作波長(zhǎng)是固定的，只能放大 波長(zhǎng)的光波。但實(shí)際上在非保偏光纖中由于模式混擾的原因表現(xiàn)為增益偏振無關(guān)。提高泵浦質(zhì)量 2。有線路光放大器系統(tǒng)的參考配置 （ 3） WDM系統(tǒng)的配置 第 7章 光纖通信新技術(shù) ? S1… Sn：通路 1… n在發(fā)射機(jī)光輸出連接器處光纖上的參考點(diǎn)； ? RM1… RMn：通路 1… n在 OM/OA的光輸入連接器處光纖上的參考點(diǎn)； ? MPIS： OM/OA的光輸出連接器后面光纖上的參考點(diǎn)； ? S39。波分解復(fù)用器特性示例 第 7章 光纖通信新技術(shù) （ 2） MachZahnder濾波器型 lvLtilvLtiiiltiiiiiieAEieAEAppiAeEEEp)/(2)/(122121222?????????????第 7章 光纖通信新技術(shù) )]([c o s/)]([c o s])(c o s1[2][2212121222120)/()/(2121LLvpPTLLvAvLLAEEpieeAEEEolvLtivLti??????????????